可適應多種時序情況的DMA控制器設計
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2 DMA控制器的實現
2．1 DMA控制器接口
為了更準確地描述該DMA控制器的工作流程，其主要接口信號介紹如下。DMA控制器與3部分邏輯的接口為：基帶芯片的EMI接口、DMA存儲器接口、SD卡控制器。
1)與基帶芯片的接口 這個接口中，與該DMA控制器關系最密切的信號是host_dma_wr，其為基帶芯片送給DMA存儲器的寫信號，這個信號低電平有效。
2)DMA存儲器接口 dma_memory_addr為DMA存儲器的地址信號。為了能夠保存10個block的數據，DMA存儲器的容量為2560x16=5120字節(jié)，所以dma_memory_addr的位寬為12位；drag_memory_datain為DMA存儲器的數據輸入端口，位寬為16位；dma_memory_dataout為DMA存儲器的數據輸出端口，位寬為16位；dma_memory_wen為DMA存儲器的寫使能信號，低電平有效。
3)SD卡控制器接口 dma_req是SD卡控制器發(fā)出的DMA請求信號，高電平有效。其為DMA控制器做速度協(xié)調的重要信號，如果其為高則表示SD卡控制器要求與DMA存儲器做DMA傳送；如果該信號被置低，可能存在兩種情況，①可能是本次DMA傳送已經完成，②可能是SD卡控制器的讀或寫卡速度低于其操作DMA存儲器的速度，所以SD卡控制器暫停DMA操作；dma_write是SD卡控制器發(fā)出的DMA寫標志信號。如果其為1表示SD卡控制器在做讀卡操作，并準備將讀出的數據寫入DMA存儲器；如果其為0表示SD卡控制器在做寫卡操作，并準備從DMA存儲器中讀取數據；dma_ ack是DMA控制器發(fā)給SD卡控制器的應答信號，其相當于DMA傳輸數據的有效信號；dma_rdata是DMA讀模式的數據輸出端口，位寬為32位；dma_ wdata是DMA寫模式的數據輸入端口，位寬為32位。
2．2 DMA控制器的工作流程
為了使DMA控制器能更靈活地適應各種操作情況并很好的完成2個操作源(基帶芯片、SD卡控制器)的速度匹配功能。下面將分別就multi-ple block write命令(CMD25)和multiple block read命令(CMD18)對該狀態(tài)機的工作流程進行說明。
先將狀態(tài)機中的幾個重要變量做如下說明：
dma_num表示在一次多block讀(CMD18)或寫(CMD25)操作中，要向卡寫入或讀出多少個字節(jié)的數據。在該圖像協(xié)處理器中，每次讀或寫卡都要操作10個block數據，所以dma_num將被設置為5 120；
dma_in_cnt表示在一次多block寫卡操作中，基帶芯片已經向DMA存儲器中寫入了多少個字節(jié)的數據；
dam_cnt表示在本次多block操作中，SD卡控制器從DMA存儲器中讀出數據的字節(jié)數(DMA讀模式)或寫入DMA存儲器中的數據字節(jié)數(DMA寫模式)。
顯然，在該圖像協(xié)處理器中，每個CMD18和CMD25完成之后，dam_in_cnt和dma_cnt都將與dma_num相等，且均為5 120。
2．2．1 multiple block write
如前所述，每次multiple block write要向卡寫入10個block數據，即10x512=5 120字節(jié)。為了提高寫卡速度，基帶芯片首先向DMA存儲器中寫入1個block數據，然后向SD卡發(fā)出CMD25(multi block write command)。當SD卡控制器發(fā)出CMD25并接收到該命令的應答信號后，立即向DMA控制器發(fā)出dma_req信號，準備從DMA存儲器中讀取數據。當DMA控制器監(jiān)測到dma_req為1且dma_write為0后，將依次進入狀態(tài)1、狀態(tài)2、狀態(tài)3、狀態(tài)4。在狀態(tài)4中，其會檢查基帶芯片的寫信號host_dma_wr是否有效，如無效，其將從DMA存儲器中讀取當前地址的數據，然后再將DMA存儲器的地址加1并進入狀態(tài)5；如host_dma_wr有效，則DMA控制器將等待一個時鐘周期，在下個時鐘的上升沿再去判斷host_dma_wr的極性，若其失效再讀DMA存儲器。也就是說基帶芯片對DMA存儲器的操作有更高優(yōu)先級，利用這個辦法就可以使基帶芯片和SD卡控制器可以盡量并行工作以加快寫卡速度。在狀態(tài)5中，DMA讀狀態(tài)機做如狀態(tài)4的操作，這是因為dma_rdata的數據線寬度為32位，而dma_memory_data-out的數據線寬度是16位，所以必須要讀2次DMA存儲器再做一次DMA讀傳送。在狀態(tài)6中，DMA狀態(tài)機將向SD卡控制器發(fā)出dma_ack(數據使能信號)和dma-rdata[31：0]，隨后進入狀態(tài)7。在狀態(tài)7中，DMA狀態(tài)機將做3個重要判斷，首先其判斷dma-cnt是否等于dma_num，如相等則意味著SD卡控制器在本次多block操作中已經讀取了全部5 120個字節(jié)數據，狀態(tài)機將回到初始狀態(tài)以準備下一次DMA操作；若不相等，則判斷dma_c-nt是否等于dma_in_cnt，若dma_cnt等于dma_in_cnt，則意味著基帶芯片寫入DMA存儲器的所有數據均已被SD卡控制器讀出，DMA存儲器已經為空，但數據量還沒有達到5 120字節(jié)，DMA狀態(tài)機將進入狀態(tài)8即等待狀態(tài)，只有基帶芯片寫入新的數據后，SD卡控制器才能回到狀態(tài)4繼續(xù)讀取數據，這個分支主要是應用于SD卡控制器寫卡速度快于基帶芯片寫DMA存儲器的情況；若dma_cnt不等于dma_in_cnt，則DMA狀態(tài)機將檢查dma_req信號的極性，如其為1，狀態(tài)機將轉至狀態(tài)4讀取下一個32位數據，如為0則意味著此時SD卡控制器寫卡的速度要慢于DMA讀數據的速度，其前面通過DMA接口讀出的數據還沒有完全寫入SD卡，所以SD卡控制器將暫停從DMA存儲器中讀取數據，DMA控制器的狀態(tài)機也將在狀態(tài)7處于等待狀態(tài)，等待dma_req重新為1。當dma_req再次為1后，狀態(tài)機將回到狀態(tài)4開始新的32位數據的DMA讀操作。最后，當第5 119和5 120個字節(jié)被從DMA存儲器讀出后，DMA狀態(tài)機將在狀態(tài)7中檢查到dma_cnt=dma_num，標志至此，DMA狀態(tài)機完成了一次DMA讀操作的全過程。SD卡控制器將向基帶芯片發(fā)出中斷信號，基帶芯片響應該中斷后將啟動下一個讀卡或寫卡的命令。其讀狀態(tài)流程圖如圖2所示。本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/162296.htm
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